Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) ( 92 ) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (92)

14.4. От теории - к практике

Практическое знакомство с двухтактными схемами лучше всего начинать с низковольтного импульсного преобразователя. Опыт автора говорит о том, что необходимо досконально изучить эту схему, тщательно изготовить опытный образец, с помощью осциллографа проверить все режимы и только потом браться за разработку полумостового или мостового сетевого преобразователя. Как правило, если разработчик уже знаком со всеми премудростями двухфазного преобразователя, он без труда перенесет свой опыт на полумост или мост.

Для экспериментального повторения читателям предлагается преобразователь, который можно использовать, например, для питания от автомобильного аккумулятора портативного компьютера. Как известно, напряжение питания такого рода техники должно поддерживаться достаточно стабильно. В то же время в автомобиле могут появляться броски напряжения бортовой сети: в момент включения зажигания происходит «провал» питания, в момент резкого нажатия на педаль газа - бросок напряжения. Лучшим выходом здесь видится использование пуш-пульной схемы с широтно-импульсным регулированием и быстродействующей обратной связью. Обязательная гальваническая развязка обеспечивается автоматически, кроме того, габариты источника получаются весьма небольшими.

Вначале задаемся максимальным и минимальным напряжением бортовой сети:

[/™"=10В; [/™ = 14В.

Для управления используем рассмотренную выше микросхему СА1524, а в качестве силовых элементов применим транзисторы MOSFET. Классический вариант построения пуш-пульного преобразователя на биполярных транзисторах в данном случае мог бы оказаться проще, поскольку управлять ими можно непосредственно с выходов микросхемы. Однако динамические потери на полевых транзисторах значительно меньше, более того, отсутствие времени рассасывания неосновных носителей позволяет получить выигрыш в значении максимального коэффициента заполнения. Поэтому старая истина «за все хорошее надо платить» и здесь напоминает о себе.

При разработке фли-бак конвертора мы получали сигнал обратной связи с дополнительной обмотки трансформатора. К сожалению, этот



нехитрый способ стабилизации годится только для таких нагрузок, которые не требуют высокостабильного питающего напряжения. Чтобы получить высокие характеристики стабильности и быструю реакцию на изменение характера нагрузки, нужно получать сигнал обратной связи непосредственно с контактов, питающих эту нагрузку. Мало того, нужно обеспечить гальваническую развязку но цепи обратной связи.

Единственный доступный способ, который сравнительно легко и надежно позволит обеспечить указанные условия, - оптическая развязка. Она позволяет ввести гальваническую изоляцию и достаточно точно отслеживать состояние напряжения на нагрузке.

Иногда разработчика может не удовлетворить линейность передачи сигнала обратной связи. taKofi случай, кстати, может встретиться при проектировании высокоточных мощных следящих систем регулирования тока. Поэтому в таких системах применяется гальванически развязанные датчики тока, основанные на эффекте Холла, или более древние магнитные усилители. Датчик тока с элементом Холла представляет небольшую коробочку с отверстием посредине, через которую проматывается нужное количество витков силового провода нагрузки. Выход датчика тока - нормированное сопротивление, напряжение на котором пропорционально току нахрузки. Такие датчики выпускаются многими зарубежными фирмами и недешевы по стоимости. Второй путь повышения точности передачи сигнала обратной связи - использование операционных усилителей с гальванической изоляцией. Постоянное напряжение преобразуется в таком усилителе в переменное достаточно высокой частоты (сотни килогерц), передается через развязывающий трансформатор и детектируется на выходе. Предложение прецизионных операционных усилителей с гальванической развязкой невелико, да и стоят они дорого. Поэтому использование данных методов гальванической развязки сигнала обратной связи должно быть продиктовано исключительно необходимостью. В типовых источниках питания лучшим является оптоэлектронный способ гальванической развязки сигнала обратной связи.

Для данной конструкции мы используем транзисторную оптопару 4N25 [67], выпускаемую многими зарубежными фирмами. Оптопара, условное обозначение и расположение выводов которой показаны на рис. 14.37 и 14.38, имеет следующие основные параметры:



максимальное обратное напряжение светоизлучающего диода (Vr) -5В;

максимальный постоянный ток диода (if) - 60 мА; максимальный импульсный ток светодиода (ifsm) - ЗА; максимальная температура кристалла (Tj) - 125 °С; максимальное напряжение «коллектор-эмиттер» (Vceo) - 30 В; максимальный импульсный ток коллектора (icm) - ЮО мА; максимальный постоянный ток коллектора (ic) - 50 мА; напряжение изоляции (Уш) - 3,75 кВ.

Рис. 14.37. Расположение выводов транзитороной оптопары 4N25

Рис. 14.38. Условное обозначение оптопары 4N25

Оптопара выпускается в стандартном корпусе DIP-6. Из графиков рис. 14.39 и 14.40 хорошо видно, что для светодиода в области тока 0,1... 10 мА зависимость между ij-и i практически линейна.

1000,0

f с 100,0

il 10.0

: Jt 1,0

о 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1.4 1,6 1,8 2,0 Vf - Forward Voltage (В) Прямое падение напряжения на светодиода

Рис. 14.39. График зависимости падения прямого напряжения от протекающего прямого тока для светоизлучающего диода оптопары 4N25

100,0

<

10.0

>i ч-о

0,1 г

0,01

: vcE=iOB

/

1-.......

1 1 1 I 1 rti

1 1 1 1 1 1М

0,1 1,0 . 10,0

If - Forward Current (мА) Прямой ток светодиода

100,0

Рис. 14.40. График передаточной характеристики оптопары 4N25



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) ( 92 ) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)